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地壳元素丰度研究进展 1 地壳元素丰度的概念 地壳元素丰度又称克拉克值(CLARKE value)，一种表示地壳中化学元素平均含量的数值。根据美国化学家和矿物学家克拉克（F.W.CLARKE）的姓氏命名。根据表示方法的不同，又分重量克拉克值、原子克拉克值等。1889～1924年间克拉克及其同事完成了地球各洲大量岩石和矿物样品的化学分析，并计算了50个元素的平均含量，获得主要元素的丰度值。随着地球化学的发展，实验技术和分析方法的改善，现在地质学家们已经提出了几乎所有天然元素的克拉克值。地壳元素丰度是重要的地球化学基础数据，它标志地壳做为一个地球化学系统化学成分的总特征，决定了地壳中发生的各种地球化学作用的背景，也提供了一个衡量元素集中分散变化程度的标尺。与宇宙丰度规律相比，地壳中元素丰度随原子序数增大丰度值减小和偶序数元素丰度大于奇序数元素的规律基本一致。差异主要是氢、氦、氖、氮等气体元素明显较贫，而铝、钾、钠相对较富，这与地球形成、演化过程中气态元素的散失和较轻、易熔的碱金属铝硅酸盐在地球表层富集有关。元素克拉克值是元素一项重要的地球化学参数，作为背境，它能提供元素在地壳某区段富集和分散及其程度的信息。元素的克拉克值也是影响元素地球化学行为的重要因素。元素的丰度在某种程度上制约了元素参与地球化学过程的浓度，从而支配着元素的地球化学行为。例如，化学性质相当近似的碱金属元素 Na，K，Rb，Cs，由于它们的丰度不同，在地壳地球化学过程中有很不相同的行为。对于丰度高的K和Na，它们在各种体系中都可有较大的浓度，可以形成独立矿物。根据地壳丰度值可以计算出地球化学性质相似或地球化学有关的元素对之间的平均比值。如 V/Fe，Ni/Cr，Ni/Co，Se/S，Te/Ce，Zr/Hf，Nb/Ta，K/Rb，U/Pb，Th/U，Rb/Sr，Sm/Nd等等。岩石、矿床中这些元素的比值比它们的绝对量要重要得多。因为它们是相关元素或化学上难以分离的共生元素。如果它们的比值偏离了按照元素克拉克值计算出来的平均比值，就常常成为一种地球化学标志，说明已经发生过某些特点的地球化学过程。在同位素和微量元素地球化学领域中就经常采用这种元素对比值的变化来追踪发生过的过程。某元素的浓度克拉克值为其在某一地质体（矿床、岩体等）的平均含量与克拉克值之比。浓度克拉克实际上就是以地壳丰度作为背境值的丰度系数。它也是地球化学过程中元素富集和贫化的标志。在找矿实践和地球化学基础理论研究中具有一定意义。，研究元素丰度的计算方法，修订元素丰度的计算值。50年代以来，为了从根本上改进地壳元素丰度的计算方法，A.A.波尔德瓦尔特和..罗诺夫等先后提出了全球地壳模型；并计算了地壳的主要化学成分的平均值。从60年代起，黎彤等在计算中国岩浆岩平均化学成分的基础上，重新计算了地壳及其基本构造单元中的元素丰度，以后又求出地球及其地圈的元素丰度，从而初步建立起多层次的地球、地壳和区域地壳的元素丰度体系。，揭露化学元素在自然界的分布规律，阐明形成这些规律的原因。例如，A.G.W.卡梅伦主要根据化学分析以及恒星和星云光谱分析资料求得的宇宙元素丰度具有如下分布特征和规律：氢和氦具有最大的丰度值，占全部元素重量的99％以上；各元素的宇宙丰度，具有随原子序数的增加而减少的总趋势；有些元素的丰度偏低，如锂、铍、硼和钪。有些元素的丰度则偏高，如铁、镍和铅；原子序数为偶数的元素，比其相邻两侧的原子序数为奇数的元素具有较高的丰度。恒星演化核合成理论认为，化学元素的各种核类，是在宇宙合成及恒星演化各个阶段中逐步合成的，从而形成了上述分布特征和规律。，研究元素丰度及其规律性的应用。如在研究太阳系起源和地球物质的化学演化等理论问题上的应用，以及在寻找、综合利用矿产资源和环境保护等实际问题上的应用。黎彤、倪守斌著：《地球和地壳的化学元素丰度》